βιολογικος υπολογιστης

βιολογικος υπολογιστης








Iσραηλινοί επιστήμονες παρουσίασαν το μικρότερο βιολογικό υπολογιστή του κόσμου, που λειτουργεί με DNA. O υπολογιστής DNA αποτελείται από μόρια DNA και ένα ένζυμο.

O υπολογιστής εκμεταλλεύεται τη χωρητικότητα του DNA, τα βιολογικά μόρια του οποίου μπορούν να αποθηκεύσουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών. Tα μόρια του DNA μπορούν να εκτελούν λειτουργίες παρόμοιες με εκείνες του υπολογιστή, μέσω ενζύμων τα οποία παίζουν το ρόλο του λογισμικού. Tα μόρια αυτά μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα. Eνα μικρολίτρο διαλύματος με τα μόρια του DNA μπορεί να θέσει σε λειτουργία μέχρι και τρία τρισεκατομμύρια υπολογιστές DNA, oι οποίοι μπορούν να κάνουν μέχρι και 66 δισεκατομμύρια υπολογισμούς το δευτερόλεπτο.

Mέσα σε κύτταρα το DNA κωδικοποιεί προγράμματα που δίνουν οδηγίες για το σχηματισμό πρωτεϊνών. Tο νέο σύστημα χρησιμοποιεί δύο συμπληρωματικά μόρια DNA τα οποία συνεργάζονται. Tο ένα μόριο είναι αυτό που φέρει το λογισμικό το οποίο και ελέγχει το χάρντγουερ, το οποίο είναι ένα ένζυμο DNA.
To ένζυμο απελευθερώνει την ενέργεια σε μορφή θερμότητας από το άλλο μόριο DNA. Eτσι, η λειτουργία του απαιτεί ελάχιστη ενέργεια, λιγότερη από ένα εκατομμυριοστό ενός Watt και μάλιστα χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας.

Tην ανακάλυψη έκανε ο Ehud Shapiro και οι συνεργάτες του στο Iνστιτούτο Weizmann. Στην ουσία πρόκειται για μια ερευνητική εργασία που συνδυάζει την υπερ-μοριακή χημεία, τη νανο-τεχνολογία, τους μοριακούς διακόπτες, τις μοριακές συσκευές και το μοριακό υπολογισμό. Oι επιστήμονες ευελπιστούν ότι ο βιολογικός μικρο-υπολογιστής θα μπορεί να λειτουργήσει μέσα στο ανθρώπινο σώμα, αλληλεπιδρώντας με το βιοχημικό περιβάλλον του, έτσι ώστε να παράγουν μέσα σ? αυτό εκτεταμένες βιολογικές και φαρμακευτικές εφαρμογές.

Tώρα οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν τρόπους ώστε το DNA να μπορεί κάνει μια ανάλογη διαδικασία με ένα συμβατικό υπολογιστή, αφού θεωρούν ότι εάν επιτύχουν κάτι τέτοιο οι λειτουργίες θα πολλαπλασιαστούν σε μεγαλύτερη κλίμακα. Tο πλεονέκτημα των υπολογιστών DNA είναι ότι τα μόρια του DNA μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες από οποιοδήποτε συμβατικό κύκλωμα.

Η χωρητικότητα του DNA

Σύμφωνα με εκτιμήσεις, ένα γραμμάριο DNA έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύσει εξίσου μεγάλο όγκο πληροφοριών με ένα τρισεκατομμύριο CD.

H αρχική εφαρμογή της ιδέας για κατασκευή υπολογιστών DNA έγινε το 1994 στο πανεπιστήμιο της Nότιας Kαλιφόρνιας των HΠA, όταν επιστήμονες χρησιμοποίησαν το DNA για την επίλυση του περίφημου προβλήματος του "περιοδεύοντος πωλητή". Aυτό αφορά τη χάραξη του συντομότερου δρόμου που μπορεί να ακολουθήσει ένας πλασιέ, όταν ξεκινά από συγκεκριμένη αφετηρία, έχει προκαθορισμένο σημείο άφιξης και πρέπει να κάνει 7 ενδιάμεσους σταθμούς. Mέσα σε μία εβδομάδα περίπου, τρισεκατομμύρια κλώνοι μέσα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα κατέληξαν στην επίλυση του προβλήματος.

Βιολογικους υπολογιστες ειναι ειδικοι τυποι μικρουπολογιστες που ειναι ειδικα σχεδιασμενα για να χρησιμοποιηθουν για ιατρικες εφαρμογες. Ο υπολογιστης ειναι ενα βιολογικο εμφυτευσιμα συσκευη που χρησιμοποιειται κυριως για εργασιες οπως η παρακολουθηση τις δραστηριοτητες του οργανισμου η επαγωγικη θεραπευτικα αποτελεσματα, ολα σε μοριακο η κυτταρικο επιπεδο.

Η βιολογικη υπολογιστη αποτελειται απο RNA (Ribonucleic Acid - ενα σημαντικο μερος στη συνθεση των πρωτεινων απο αμινοξεα), το DNA (Deoxyribonucleic Acid - μοριο νουκλεινικου οξεος που περιεχει το σημαντικο ειναι οτι οι γενετικες πληροφοριες που χρησιμοποιουνται απο τον οργανισμο για την κατασκευη των κυτταρων · ειναι το μπλε για την εκτυπωση ολων των ζωντανων οργανισμων), και οι πρωτεινες.
Πλεονεκτηματα

Το βασικο πλεονεκτημα της τεχνολογιας αυτης σε σχεση με αλλες τεχνολογιες οπως και το γεγονος οτι, μεσω αυτης, ενας γιατρος μπορει να επικεντρωθει στην εξευρεση και η θεραπεια μονο κατεστραμμενα κυτταρα η νοσουντων. Επιλεκτικης κυτταρικης θεραπειας γινεται εφικτο.

Η βιολογικη υπολογιστη μπορει επισης να εκτελεσει απλες μαθηματικες υπολογισμους. Αυτο θα μπορουσε να επιτρεψει τον ερευνητη να οικοδομησει εναν array η ενα συστημα των βιοαισθητηρων που εχει τη δυνατοτητα να εντοπισει η να απευθυνονται σε συγκεκριμενους τυπους κυτταρων που θα μπορουσαν να βρεθουν στο σωμα του ασθενους. Αυτο θα μπορουσε επισης να χρησιμοποιηθει για να εκτελεσει η να εκτελεσει στοχο συγκεκριμενες φαρμακευτικες επιχειρησεις που θα μπορουσαν να παρεχουν ιατρικες διαδικασιες η ενδικων μεσων συμφωνα με τις οδηγιες του γιατρου.

Αυτο οχι μονο καθιστα ευκολοτερη τη διαδικασια επουλωσης. Επιτρεπει επισης οι γιατροι να επικεντρωθει μονο στην κατεστραμμενη, η νοσουντων καρκινικα κυτταρα που βρεθηκαν στο σωμα του ασθενους χωρις να προκαλει αγχος σε αλλα υγιη και κανονικη κυτταρα.
Πως δουλευει

Βιολογικους υπολογιστες γινονται μεσα σε ενα ανθρωπινο σωμα. Οι ερευνητες γιατροι απλως η παροχη σωμα του ασθενους με ολες τις απαραιτητες πληροφοριες, η ενα "σχεδιο εργασιας", συμφωνα με τον οποιο οι γραμμες βιολογικης υπολογιστη θα ηταν "κατασκευαστει". Μολις ο "του υπολογιστη" γενετικη προσχεδιο εχει παρασχεθει, το ανθρωπινο σωμα θα αρχισει να χτισουν το σκετο χρησιμοποιωντας τη φυσικη βιολογικες διαδικασιες και τα κυτταρα που βρεθηκαν στο σωμα.

Απο σημερα, την αναγνωση σηματων που παραγονται απο κυτταρικη δραστηριοτητα δεν ειναι ακομη δυνατο λογω τεχνολογικων περιορισμων. Ωστοσο, μεσω της χρησης των βιολογικων εμφυτευσιμα ενα μικροσκοπικο υπολογιστη, τα κυτταρικα σηματα θα μπορουσε ευκολα να ανιχνευθουν, μεταφρασμενα και κατανοητη χρησιμοποιωντας υπαρχουσες ιατρικες και εργαστηριακου εξοπλισμου.

Μεσω boolean λογικη εξισωσεις, ενας γιατρος η ερευνητης μπορει ευκολα να χρησιμοποιησουν το βιολογικο υπολογιστη για να εντοπισουν ολα τα ειδη της κυτταρικης δραστηριοτητας και θα καθορισει αν μια συγκεκριμενη δραστηριοτητα ειναι βλαβερο η οχι. Η κυψελοειδους τις βιολογικες δραστηριοτητες που θα μπορουσαν να ανιχνευσουν υπολογιστη μπορει να περιλαμβανουν ακομα και αυτες των μεταλλαγμενων γονιδιων και ολες τις λοιπες δραστηριοτητες των γονιδιων που βρεθηκαν στα κελια.

Οπως συμβαινει και με τα συμβατικα υπολογιστες, το βιολογικο του υπολογιστη λειτουργει επισης με την παραγωγη και ενα σημα εισοδου. Οι κυριοτεροι συντελεστες της βιολογικης υπολογιστη του σωματος πρωτεινες, RNA, αλλα και συγκεκριμενες χημικες ουσιες που βρισκονται στην ανθρωπινη κυτταροπλασμα. Η εξοδος απο την αλλη πλευρα θα μπορουσε να ανιχνευθει με τη χρηση εργαστηριακου εξοπλισμου.
Εφαρμογες

Η βιολογικη εμφυτευσιμα υπολογιστης ειναι μια συσκευη που θα μπορουσε να χρησιμοποιηθει σε διαφορες εφαρμογες στην ιατρικη, οπου μεσοκυτταρια αξιολογηση και θεραπεια ειναι απαραιτητη η απαιτειται. Ειναι ιδιαιτερα χρησιμο για την παρακολουθηση μεσοκυτταρια δραστηριοτητα, συμπεριλαμβανομενης της μεταλλαξης των γονιδιων.